煤岩组合结构失稳滑动过程的实验研究

姜耀东^1,2，王涛^1,3，宋义敏⁴，王欣²，张伟²

1. 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室2. 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院3. 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院4. 北方工业大学建筑工程学院

摘 要：为了研究结构失稳型冲击地压机理,依据双面剪切实验模型设计了砂岩-煤组合试样在不同轴向荷载下的滑动摩擦实验,运用数字相机和声发射记录仪搭建了声光监测系统,克服以往煤岩摩擦实验不易进行位移观测的难题。实验研究了煤岩组合样本失稳滑动的产生条件、特定条件下的滑动类型、位移演化规律以及滑动过程所伴随的声发射特征。实验发现:组合结构的滑动形式与轴向荷载具有相关性,轴向荷载越大,越易于出现失稳滑动;失稳滑动前无明显的位移征兆,失稳滑动后,滑动位移快速增长;产生滑动时的剪切应力峰值与轴向荷载呈正相关性,而失稳滑动产生的位移量与轴向荷载无相关性,本次实验一次失稳滑动产生的最大滑动位移为35.5μm,最小为5.6μm;试件滑动前有较为密集的声发射事件出现,稳定滑动后,声发射数降低。实验模拟了结构失稳型冲击地压的发生过程,并对于认识断层活化,以及煤体克服顶底板夹持作用突然滑出的物理过程具有重要意义。

关键词：煤岩;结构失稳;声发射;冲击地压;数字散斑;